该技术的研发攻关始于2004年,至今已17年,技术团队为山东大学可持续制造研究中心,目前中心有教师18名,博士、硕士研究生百余名。依托国家重点研发计划、国家自然科学基金、国家科技支撑计划重大项目山东省重点研发计划等项目,本技术累计申请专利22项(其中授权发明专利12项,共授权20项目),涵盖配方、工艺、生产线、模具、制品等专利点;发表论文31篇(其中SCI论文22篇,中科院1区9篇,ESI高被引论文1篇)。2010年,该技术荣获山东省科技进步二等奖,“生物质全降解制品关键技术及成套装备”项目经山东省科技厅组织专家鉴定,所取得的理论和应用成果“达到了国际领先水平”。
该项目与烟台九发集团联合研究开发了国内首套生物质全降解制品生产线,形成了多项自主专利技术,日产餐盘超20万个(10吨)。为生物质全降解产品的制备和生产提供了共性技术和应用示范,为其大规模产业化提供关键技术支撑。目前,已成功制备了一系列生物质功能材料制品,包括全降解农林育秧托盘、工业包装及一次性餐饮具三个子系列,这些制品在性能、成本及环境效益等方面具有显著优势。
本技术针对石油基制品替代进行生物质功能材料制品成型及批量化生产设计,利用材料原料来源广、可降解、价格低的优势,迅速占领相应的农林用品市场、工业包装市场和餐饮用品市场。初期以山东为主要市场,以全降解农林育秧托盘为切入点逐渐延伸出其他的业务范围,将市场拓展到省外以及海外,打造在行业间具有影响力的全降解产品生产企业。
首先,面向农林用品市场来说,2019年,中国水稻种植面积近3000万公顷,约合45000万亩,一亩需要25-30个育秧盘,依此估算,全国2019年育秧盘市场规模超百亿元。其次,从工业包装市场来看,2020年中国包装行业市场规模将突破1900亿美元,约占亚太市场55%的份额,并将以约5%的速度持续增长。其中,纸质和塑料包装分别占比约37%,金属占比约13%。最后,针对餐饮用品市场,据环保组织调研估算,2020年中国外卖行业每天消耗的一次性塑料餐盒超过1亿个。麦当劳一年订购的一次性塑料餐叉、餐勺、餐刀都是以十亿为单位。
淀粉/纤维与同类竞品在力学性能、硬度、耐水耐热性能、降解性和成本上占据优势,是一种综合性能更好的产品。在农林行业中,与不能降解的PS塑料育苗盘相比,淀粉/纤维复合材料育苗盘在发芽率、苗高、平均根数上等育苗情况上表现更好,30天降解率可达百分之七十,且无需回收。在包装行业中,与EPS、EPE和纸塑相比,在不同材质包装材料测试中,淀粉/纤维复合材料表现出优异的抗拉强度、抗压强度和防水性能,耐热温度超过350℃,30天降解率达到50%。在餐饮行业中,与淀粉塑料和纸浆模塑相比,淀粉/纤维制品最突出的优点在于降解崩解率高,抗拉性能和抗压性能好,且为难燃材料。
由此可见,本技术具有广阔的市场应用前景与市场竞争力,结合其显著的环境增益能力,完全具备被市场接受并快速推广的潜力。